UV/H2 O2用于中水回用預處理工藝試驗研究

樂 毅

洗浴廢水具有水量大、污染輕、水質穩(wěn)定的特點，所含的污染物主要有人體皮膚分泌物、毛發(fā)、污垢、合成洗滌劑和香料，以及細菌、真菌、大腸桿菌和病毒等。洗浴廢水受污染嚴重的主要水質參數(shù)有:陰離子洗滌劑、COD、濁度、BOD、細菌總數(shù)等。

針對洗浴廢水，本實驗旨在采用 UV/H2O2高級氧化技術作為預處理工藝，氧化降解洗浴廢水中 LAS含量，考察H2O2投加量、pH值、光照時間、紫外燈光強對 LAS降解率的影響。

1 試驗裝置及試驗方法

1.1 試驗裝置

試驗裝置示意圖如圖1所示。

裝有紫外燈的石英套管通過固定架豎直放入圓形玻璃反應器中央，有效容積為 500mL。反應器底部放置攪拌磁子，整個光反應器置于磁力攪拌器之上。玻璃反應器外壁罩一層鋁箔紙，既可防止其他光線的進入，又可以提高紫外光的利用率。

1.2 試驗方法

廢水水樣采用天津某高校學生宿舍洗浴廢水。LAS的測定采用亞甲藍分光光度法(與 GB 7494-87等效)[1]，COD的測定采用重鉻酸鉀法[2]。光強的測定采用草酸鐵鉀化學露光計法[3]。

試驗采用間歇反應的方式。將 500m L水樣置于反應器中，用稀硫酸或氫氧化鈉溶液調節(jié)模擬水樣的初始pH值。投加一定量濃度為 30%的 H2O2溶液，開啟攪拌器和 UV光源，開始計時，在適當時間間隔內取樣進行分析。待反應結束后，靜置一段時間，取上清液測定水樣的 LAS。

2 試驗結果與討論

2.1 H2 O2投加量的影響

H2O2投加量直接決定著氧化降解效果，為考察H2O2加入量對洗浴盥洗廢水處理效果的影響，在以下試驗條件下改變H2O2投加量，不同 H2O2濃度下 LAS的去除率如圖2所示。

試驗條件:1)原水 LAS的初始濃度為 127 mg/L，COD:169mg/L，取 500mL反應溶液;2)原水 pH值不變;3)反應時間為20min;4)UV功率為 0.751 2MW/cm2。

當 H2O2投加量為 0.2mL/L時，LAS的去除率最小為 45.5%，當 H2O2投加量提高到 1.0m L/L時，LAS的去除率增加到 93.2%，而 H2O2投加量提高到 1.4mL/L時，LAS的去除率僅增加到 93.5%。由圖 2中數(shù)據(jù)可知，隨著 H2O2投加量的增加，LAS的去除率也隨之增大，最后不再增加。

圖2中數(shù)據(jù)顯示，CODCr去除率隨 H2O2濃度的增加而升高，但去除率最高僅達到 33.0%。本實驗光氧化處理洗浴盥洗廢水的 CODCr去除率不高，但 LAS去除率較高，說明了廢水中 LAS分子結構已經遭到了分解破壞，只是有些僅變成一些易于降解的低分子中間有機化合物，有機物礦化程度較低，其中有些還易被K2Cr2O7分解而導致 CODCr去除率的起伏變化。

由圖 2可以看出，過量的雙氧水不能使 LAS的去除率增加，本著節(jié)約經濟成本的原則，通過實驗確定最佳投加量具有很實際的意義。本試驗條件下確定H2O2最佳的投加量為 1.0mL/L。

2.2 pH值的影響

通過前述實驗結果，水樣初始 pH對反應影響非常重要。用H2SO4和 NaOH調節(jié)溶液 pH值，反應時間 20min，在 H2O2最佳投加量已確定的條件下，測定不同pH值下 LAS的去除率，其他試驗條件:UV功率 0.751 2MW/cm2;反應器:500mL玻璃瓶;H2O2:1.0mL/L，結果見圖 3。

由圖 3可以看出，pH值變化對紫外光解氧化洗浴盥洗廢水LAS有很大影響。pH=7.2時，LAS的去除率最高，達到 80.5%。在酸性或堿性條件下(pH=2.5或 10時)，去除率明顯受到抑制，即去除率達到一定程度后，不隨光解時間增加而變化。

實驗說明 LAS光解的適宜 pH值范圍很窄，表現(xiàn)在中性或弱堿性(pH=7～8)條件下，UV/H2O2氧化過程對 LAS有較高的去除效率。這一點對生產廢水的處理較為有利。在不同的 pH值下溶液中的組分如質子、OH-和有機離子等也影響氧化反應速率。反應對 CODCr去除率較低，最高值僅為 23.2%。

2.3 反應時間的影響

為了考察反應時間對氧化處理效果的影響，原水 LAS為107mg/L，在H2O2投加量為 1.0m L/L及其他反應條件不變情況下，pH未調，反應時間分別為 10 min，20 min，30 min，40 min，50min，60min，進行實驗，得到 LAS去除率和 COD去除率的關系(見圖 4)。由圖4中數(shù)據(jù)可知，反應時間對氧化處理的影響與前述實驗廢水趨勢相近。可以看出，隨著反應時間的增加，水中LAS和 COD降解速率逐漸加大，反應 1h后，LAS去除率可達 91.2%以上，到 40min后隨光照時間增加，LAS去除率增長緩慢。從圖 4中可以看出相對于 LAS去除率，CODCr去除率明顯較低，實驗同樣表明廢水中 LAS分子結構已經遭到了分解破壞，只是有些僅變成一些易于降解的低分子中間有機化合物，有機物礦化程度較低，CODCr去除率偏低。反應在 20m in時，LAS去除率就已經達到了73.6%，而在 30m in時 LAS去除率僅提高到 82.4%，從經濟和效果兩方面考慮，UV/H2O2法處理洗浴盥洗廢水的反應時間可以縮短到 20m in。

2.4 功率的影響

本實驗采用功率為 0.751 2 MW/cm2，1.77 MW/cm2，2.56MW/cm2的紫外燈對體系進行照射，考察不同功率下 LAS降解的去除率和 COD去除率的比較。實驗條件:LAS:135mg/L，H2O2投加量為 1.0mL/L，反應時間 20m in，反應器為 1 000mL玻璃杯。一般在低光強不大于 1×10-5mol/(m2?s)時，有機物降解速率與光強成線性關系。光照強度增加，可促進激發(fā)態(tài)分子發(fā)生化學退激。由圖 5中數(shù)據(jù)可知，當其他反應條件不變時，紫外燈照射功率由 0.751 2MW/cm2提高到 1.77MW/cm2時，LAS去除率由 80.9%增加到 87.8%，增加了 6.9%;而紫外燈照射功率由 1.77MW/cm2提高到 2.56MW/cm2時，LAS去除率由 87.8%增加到 88.4%，僅增加了 0.6%。從這里可以看出，對于某一特定污染物光氧化降解，提高光照強度不一定是最有效的辦法。由于增加紫外燈的照射功率，需要增加電耗，增加運營成本，所以從經濟和效果兩方面考慮，本實驗條件下，UV/H2O2法處理洗浴盥洗廢水的紫外燈照射功率宜為 11W。

從圖 5可以看出，紫外燈照射功率由 0.751 2 MW/cm2提高到 1.77MW/cm2時，紫外光對廢水COD去除率的提高幅度明顯高于LAS去除率的提高幅度。另外，相對于 H2O2投加量、pH值的影響，提高 UV輻射功率對COD去除率影響較大。

3 結語

1)UV/H2O2氧化處理洗浴盥洗廢水取得了令人滿意的效果。當 H2O2濃度為 1.0m L/L，反應時間為 20min，溫度為室溫時，COD去除率和 LAS去除率分別達 27.8%和 85.6%。2)隨著反應中H2O2投加量增加，LAS和 COD的去除率也相應增加，對于洗浴盥洗廢水存在一個 H2O2最佳投加量。超過這個最佳量，LAS和COD的去除率增加幅度較小。3)LAS的去除適宜在中性和偏堿性條件下進行，介質在酸性或堿性對氧化降解不利。4)隨著反應時間的增加，水中 LAS和 COD降解率逐漸增加，反應 20min以后降解率隨時間增長緩慢。5)光照強度的增大對洗浴盥洗廢水LAS降解率影響不大。但對于去除COD來說，相對于改變其他影響因素，提高光照強度能夠較明顯提高 COD降解率。6)試驗對CODCr去除率明顯低于對 LAS去除率，UV/H2O2氧化法處理洗浴盥洗廢水對CODCr去除效果較低。

[1] 國家環(huán)保局.水質陰離子表面活性劑的測定——亞甲藍分光光度法[M].北京:中國環(huán)境科學出版社，1987.

[2] 國家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京:中國環(huán)境科學出版社，1997.

[3] 顧 平，顏育平.紫外線光源的光強測定方法[J].中國給水排水，1993，9(4):39-42.